【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于导航，具体涉及一种惯性-雷达组合导航有限帧量测变权重更新方法。
技术介绍
1、惯性导航系统以牛顿第二定律为基础，无需跟外界进行信息交换，即可在全天候条件下、全球范围内和任意环境里实现自主、隐蔽的连续三维导航定位与定向；由于同时具备自主性、隐蔽性和获取载体全运动信息的特点，惯性导航系统在军事应用领域具有不可替代的地位。但受到惯性测量误差的影响，在长航时、长航程应用背景下，惯性导航系统的精度明显下降。sar雷达匹配定位具有不易受外界干扰的特点，在平台飞行末段，高度满足一定条件时，可通过景象匹配方式实现平台定位，通常用于修正纯惯性导航系统的误差，提升组合导航精度。
2、目前，在惯性-雷达组合导航滤波器的设计过程中，由于缺乏基于实测数据的先验信息，通常会基于雷达匹配定位机理得到一个理论分析的量测噪声，并以此噪声应用于所有的雷达量测值，以惯性导航位置和雷达匹配定位位置偏差作为观测量，完成导航误差的滤波估计和反馈校正。
3、由于平台的飞行速度较快，sar雷达匹配定位受到所需高度条件以及匹配定位机理的限制，飞行末段能够提供的定位信息一般较少，在几帧至几十帧左右，且随着匹配次数的增加，定位精度也会以一定规律变化。基于雷达半实物仿真或者挂飞数据确定的匹配定位精度变化规律这一先验信息，动态设置不同量测帧的量测权重，即滤波器量测噪声，对充分利用有限帧的雷达匹配定位信息，快速改善纯惯性导航系统误差具有重要的工程应用价值。
4、目前惯性-雷达组合导航滤波器设计中，通常默认同一来源的雷达辅助定位信息精度具有
5、在实际应用中，对于末段采用惯性-雷达组合模式的导航系统，在雷达信息可用时，通常已进行了较长时间的纯惯性导航，其速度、位置误差已经累积到一个较大值。若雷达量测噪声保持不变，会存在如下问题：
6、当第一帧雷达量测信息到来时，惯性导航定位结果的权重较小，组合滤波器会快速地将惯性导航定位结果修正到第一帧雷达定位结果上，同时增大滤波器中修正后的惯性导航定位结果的权重，在后续雷达量测信息到来时，对惯性导航定位结果的持续修正幅度将会逐渐减小，当量测信息只有较少的有限帧时，难以将纯惯性定位误差完全修正掉，组合导航系统的精度受第一帧雷达定位精度的影响较大。
7、实际中，雷达的匹配定位结果会随着定位次数的增加而逐渐改善，因此常规方案不能充分利用雷达匹配定位结果，组合效果达不到最优。
技术实现思路
1、为了克服现有技术的不足，本专利技术提供了一种惯性-雷达组合导航有限帧量测变权重更新方法，首先依据地面测试和飞行试验数据验证，分析确定雷达匹配定位精度的变化规律；其次，依据该变化规律，设计动态量测权重；最后，在滤波器中实现有限帧变权重量测。本专利技术相较于传统的常值量测权重，变权重量测更新对有限帧雷达定位信息的利用更充分，组合精度更高，能够实现有限帧量测信息下的高精度惯性-雷达组合导航。
2、本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案如下：
3、步骤1：基于验证数据确定雷达匹配定位精度的变化规律；
4、步骤2：基于先验知识，设计雷达量测信息的变权重设计策略；
5、收到第一帧雷达有效定位信息后，对雷达有效定位帧数计数值进行初始化，然后在匹配定位过程中更新帧计数，同时设置相应的量测噪声和离群点新息剔除门限阈值；
6、步骤3：惯性-雷达组合滤波器基于变权重实现量测数据更新。
7、进一步地，所述步骤1具体为：
8、sar雷达水平方向匹配定位结果的精度具有如下规律：
9、1）随定位次数增加，定位精度逐渐增加；
10、2）在定位过程中偶尔存在不符合规律1）的离群点；
11、3）按照匹配定位次数分段，采用均方根误差方式对匹配定位精度进行统计，得到用于量测权重设置的基本参数：按照1~8帧、9~16帧、17帧及以上，将匹配定位结果分为三段，统计每一段上的匹配定位误差，计算方式如下：
12、;
13、式中，表示第段内轴向上匹配定位结果的误差；表示段序号；表示三个轴向；表示第个定位结果；表示第段内包含的匹配定位帧数；表示第段内轴向的第个定位结果的定位误差。
14、进一步地，所述步骤2具体为：
15、步骤2-1：初始化有效定位帧计数值；
16、定义变量，初始化为0，即：
17、
18、步骤2-2：有效定位帧计数累加；
19、收到雷达有效定位帧信息后，首先更新，使加1；
20、步骤2-3：动态调整sar雷达定位信息的量测噪声和新息剔除门限：
21、;
22、式中，分别为三段匹配定位结果的滤波量测噪声阵；分别为第二、三段匹配定位结果的滤波新息剔除门限阵；、、分别为三段匹配定位结果中纬度方向上测量误差的方差，、、分别为三段匹配定位结果中经度方向上测量误差的方差，、、分别为三段匹配定位结果中高度方向上测量误差的方差。
23、进一步地，所述步骤3具体为：
24、步骤3-1：如果时，不进行滤波新息检查，基于标准卡尔曼滤波方程和当前阶段的量测噪声完成量测更新，更新方式如下：
25、;
26、;
27、;
28、式中，为第拍量测新息权重矩阵；为第拍卡尔曼滤波状态估计误差一步预测方差阵；为第拍卡尔曼滤波量测方程系数矩阵；为第拍卡尔曼滤波状态量；为第拍卡尔曼滤波状态量一步预测值；为第拍量测量值，为惯性导航位置与对应时刻雷达匹配定位结果的偏差；为第拍卡尔曼滤波状态估计误差方差阵；
29、步骤3-2：如果时，首先计算滤波新息的预测标准差；
30、；
31、式中，为第拍的滤波新息的预测标准差；
32、然后，执行如下步骤：
33、步骤3-2-1：
34、计算：
35、;
36、式中，为第拍的第1维滤波新息计算值；表示第拍的第1维量测值；表示第拍量测方程系数矩阵的第一行；
37、判断：如果，则执行如下计算：
38、;
39、;
40、;
41、否则，则执行如下操作：
42、;
43、;
44、式中，表示纬度量测新息判别门限的平方，表示纬度量测序贯更新时最优增益阵，表示纬度滤波新息的预测标准差，表示纬度量测序贯滤波后的状态更新值，表示纬度量测序贯滤波后的状态估计误差方差阵的更新值，表示与同阶的单位阵，表示纬度量测噪声标准差；
45、步骤3-2-2：
46、计算：
47、;
48、式中，为第拍的第2维滤波新息计算值，表示第拍的第2维量测值，表示第拍量测方程系数矩阵的第二行本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种惯性-雷达组合导航有限帧量测变权重更新方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种惯性-雷达组合导航有限帧量测变权重更新方法，其特征在于，所述步骤1具体为：
3.根据权利要求2所述的一种惯性-雷达组合导航有限帧量测变权重更新方法，其特征在于，所述步骤2具体为：
4.根据权利要求3所述的一种惯性-雷达组合导航有限帧量测变权重更新方法，其特征在于，所述步骤3具体为：
【技术特征摘要】
1.一种惯性-雷达组合导航有限帧量测变权重更新方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种惯性-雷达组合导航有限帧量测变权重更新方法，其特征在于，所述步骤1具体为：
3.根...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘钧圣，梅春波，杨鹏翔，牛智奇，苗昊春，卢宝峰，朱启举，樊振辉，谭鹏立，张茹，丁建伟，田荣军，赵睿超，宋宇航，李鹏，
申请(专利权)人：西安现代控制技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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